Несколько раз мне приводили такую аналогию: яхту нельзя разогнать до скорости выше скорости ветра, потому что ветер ее разгоняет за счет разности скоростей. Логично, но...
Аналогии коварны. Есть хороший пример из совсем другой области. Пример,по-видимому, принадлежит Б. Акунину. В революционной риторике часто употреблялся глагол "построить" применительно к государству. А может, и сейчас употребляется, не в курсе. Это наводит неправильные аналогии с домом, который и вправду можно сравнительно быстро построить: если есть материал, рабочие руки, если хорошая погода и никто не мешает. Но можно было бы сказать "вырастить", наведя аналогии с деревом или садом, и пыл бы сразу поугас: дерево не вырастишь быстро, хоть какие условия. Предложение "вырубить" мир насилья и потом "вырастить" "наш" новый справедливый мир сразу звучало бы не столь заманчиво.
Но в нашем случае все довольно просто. Да, ветер не может разогнать яхту до своей скорости относительно земли. А воду, течение, по ряду причин он разгоняет в лучшем случае до скорости раз в 30 меньше. Потому что отношение скоростей в квадрате равно отношению плотностей. Хотя всяко бывает. Об этом в другой раз.
Но вот разгонять что-то не обязательно толканием в зад! Есть и другие способы.
Представьте себе детскую карусельку, которые сейчас стоят по всему городу (любому городу). Ее легко можно раскрутить до скорости намного выше той, с которой папаша способен бегать вокруг нее. Достаточно толкать проносящийся мимо поручень. Причем не обязательно на каждом проходе, можно и через раз, например.
Да, быстрее, чем можно двигать рукой, сложно, но это уже другой вопрос.
Представим себе коллайдер или ускоритель. Трубу-кольцо, магниты, которые можно включать или выключать, заряженную частицу. Магнит притягивает частицу, потом отключается, включается другой магнит, и так далее. Частица носится по кругу, увеличивая скорость.
Мы знаем, что ускоряет ее электромагнитное поле, которое распространяется со скоростью света. Мы хотим разогнать частицу до скорости выше (ну, попробовать): можем ли мы это сделать?
Можем, конечно! Включение магнита требует времени, но мы можем послать сигнал заранее, причем очень заранее, хоть за год. Запрограммировать включение с опережением очень просто. Тогда магнит в нужный момент будет включен. Поле распорстраняется со скоростью с, но это мы учтем тоже, и к моменту, когда частицу надо ускорять, поле уже будет готово это делать. Выключим магнит мы тоже заранее, чтобы, когда поле частицу уже начнет тормозить, оно исчезло.
Если смотреть с квантовой точки зрения, то вместо поля будут фотоны-переносчики. Пусть. Главное, что они там, где надо, уже будут, и с частицей встретятся. Свой личный импульс виртуальчики не передают, так что их скорость роли не играет.
Так мы можем разогнать частицу до скорости с (ну, в планах). И продолжаем разгонять. Если магниты не успевают выключиться и включиться, можно делать это на два, три, сорок два оборота (если только обеспечим движение пу кругу. конечно). Хотя радиус действия магнита — метры, а траектория частицы — километры, то есть на порядки больше. Магнит успеет включиться легко, во всяком случае, до 10с (в наших фантазиях).
Конечно, если разгонять неправильно, можно получить неправильный результат. Но те, кто говорят: "смотрите, вон чувак разгонял частицу и получил неправильный результат!" по сути говорят "чувак разгонял неправильно". А зачем это обсуждать?
Смотрите, что из этого следует. Вам надо точно знать, какой скоростью и какой энергией обладает частица: иначе она просто не попадет куда нужно. В ускорителях пучки попадают в мишень, а в коллайдерах друг в друга, а это, мягко говоря, случайно никак. Следовательно, ребята с коллайдера точно рассчитывают скорость, импульс и энергию. А это формулы СТО. И у них все получается. Эрго...
Аналогия (на сей раз хорошая годная аналогия). У графа Монте-Кристо самые быстрые лошади во Франции. Он ездит вокруг Парижа по кольцевой коннодороге и желает на каждом круге пересаживаться на более быстрого коня. Может ли Бертуччо "ускорять" графа, догоняя его на более быстрой лошади? Может, но это путь в тупик. Кони будут уставать и граф перестанет разгоняться. Или Бертуччо его просто не догонит.
Но ведь и не надо догонять! Достаточно рассчитать поставку свежих все более быстроногих лошадей к городским воротам к тому моменту, пока граф к ним подскачет. Пока путь вокруг города хотя бы сравним со временем пересадки, граф может ускоряться. Весь вопрос в лошадях, но в ускорителях как раз нет проблем с лошадьми...